新教材2023版高中化学专题6化学反应与能量变化专题共享学案苏教版必修第二册

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专题6　专题共享微专题一　化学反应速率和化学平衡状态的简单计算(一)“三段式”解题模式“三段式”指的是在方程式下方三行分别写上该物质的起始浓度，变化浓度和反应后该物质的浓度。其中起始浓度＝变化浓度＋反应后浓度。1．计算原理：化学反应速率之比＝浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。2．计算模式：设A、B两物质的起始浓度分别为a mol·L－1、b mol·L－1，反应物A的转化浓度为mx mol·L－1，B的转化浓度为nx mol·L－1，则：　　　　　　　　　　 mA(g) ＋ nB(g) ⇌pC(g) ＋ qD(g)起始浓度/(mol·L－1)      a 　　   b　　   0　　 　 0变化浓度/(mol·L－1)     mx　 　  nx　 　 px　　　 qx终态浓度/(mol·L－1)    a－mxb－nx　　px　　　 qx3．运用“三段式”法解题时的注意事项：(1)起始量、变化量、一段时间后的量三者物理量及单位要统一，都是物质的量或物质的量浓度，否则无法计算。(2)起始量、变化量、一段时间后的量中，只有不同物质的变化量之比等于对应物质的化学计量数之比，不同物质的起始量或一段时间后的量之间没有必然的关系，不能列比例计算。(二)有关化学平衡状态的简单计算1．反应物转化率的计算公式A的转化率＝×100%(计算式中A的量可以指反应物的物质的量、质量、浓度、体积等)2．某组分的体积分数的计算公式A的体积分数＝×100%[例]　在容积为2 L的密闭容器中进行如下反应：A(g)＋2B(g)⇌3C(g)＋nD(g)，开始时A为4 mol，B为6 mol，5 min末达到平衡，此时测得C的物质的量为3 mol，用D表示的化学反应速率v(D)为0.2 mol·L－1·min－1。计算：(1)平衡时A的物质的量浓度为________。(2)前5 min内用B表示的化学反应速率v(B)为________。(3)化学方程式中n值为________。(4)此反应在四种不同情况下的反应速率分别为①v(A)＝5 mol·L－1·min－1②v(B)＝6 mol·L－1·min－1③v(C)＝4.5 mol·L－1·min－1④v(D)＝8 mol·L－1·min－1其中反应速率最快的是________ (填编号)。  [微训练一]1．已知：转化率＝某一反应物转化的量÷该反应物的初始量×100%。在一密闭容器中加入A、B、C三种气体，保持温度一定，在t1～t4时刻测得各物质的浓度如下表。据此判断下列结论不正确的是(　　)测定时刻/st1t2t3t4c(A)/(mol·L－1)6322c(B)/(mol·L－1)53.533c(C)/(mol·L－1)12.533A.在t4时刻，该反应处于化学平衡状态B．t3时，A的转化率比B的转化率高C．t1至t2时刻，该反应的速率为3 mol·L－1·s－1D.该反应的化学方程式是2A(g)＋B(g)⇌C(g)2．一定温度下，10 mL 0.40 mol·L－1 H2O2溶液发生催化分解。不同时刻测得生成O2的体积(已折算为标准状况)如下表。t/min0246810V(O2)/mL0.09.917.222.426.529.9下列叙述不正确的是(溶液体积变化忽略不计)(　　)A．0～6 min的平均反应速率：v(H2O2)≈3.3×10－2 mol·L－1 ·min－1B．6～10 min的平均反应速率：v(H2O2)＜3.3×10－2 mol·L－1 ·min－1C．反应至6 min时，c(H2O2)＝0.30 mol·L－1D．反应至6 min时，H2O2分解了50%3．X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中，发生反应X＋2Y⇌2Z。达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)＋n(Y)＝n(Z)，则Y的转化率为(　　)A．×100%　　　　 B．×100%C．×100%      D．×100%4．在一定温度下，发生如下反应：N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)。起始时，充入的N2和H2的物质的量分别是3.0 mol和6.0 mol，平衡时生成NH3的物质的量是2.4 mol。已知容器的容积为5.0 L，试求：(1)H2的转化率是________。(2)平衡时混合气体中N2的体积分数是________。5．将等物质的量的A、B混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)＋B(g)⇌xC(g)＋2D(g)，经5 min后，测得D的物质的量浓度为0.5 mol·L－1，c(A)∶c(B)＝3∶5，C的平均反应速率为0.1 mol·L－1·min－1。求：(1)此时A的物质的量浓度c(A)＝__________mol·L－1，反应开始前容器中A、B的物质的量：n(A)＝n(B)＝________mol。(2)B的平均反应速率：v(B)＝________mol·L－1·min－1。(3)x的值为________。6．某温度下，真空密闭容器中发生反应：2NO2⇌2NO＋O2，经4 min后，测得混合气中NO2浓度为0.12 mol·L－1，O2的浓度为0.24 mol·L－1，且各物质的浓度不再发生变化。求：(1)NO2的起始浓度是________。(2)4 min时NO2的转化率是________。(3)4 min内生成NO的化学反应速率是________。(4)4 min时NO的体积分数是________。(5)4 min时容器的压强是开始时的________倍。  微专题二　化学反应速率与化学平衡图像一、作题模式1．看图像(1)看面，弄清楚横、纵坐标所表示的含义；(2)看线，弄清楚线的走向和变化趋势；(3)看点，弄清楚曲线上点的含义，特别是曲线上的起点、折点、交点、最高点、最低点等特殊点；(4)看辅助线，作横轴或纵轴的垂直线(如等温线、等压线、平衡线等)；(5)看量的变化，弄清楚是物质的量的变化、浓度的变化，还是转化率的变化。2．想规律如各物质的转化量之比与化学计量数之比的关系，各物质的化学反应速率之比与化学计量数之比的关系，外界条件的改变对化学反应速率的影响规律以及反应达到平衡时，外界条件的改变对正、逆反应速率的影响规律等。3．做判断利用有关规律，结合图像，通过对比分析，做出正确判断。二、定量型图像分析化学反应速率图像是化学反应速率变化规律的反映。化学反应速率的定量型图像主要反映物质的量(或物质的量浓度、反应速率)与反应时间t的定量关系。该类图像所呈现的信息可用于：1．反应物、生成物的确定；2．反应起始时进行方向的确定；3．可逆或不可逆反应的确定；4．反应的化学方程式的确定；5．某时间段内的平均反应速率的确定；6．化学反应达到平衡的时刻及各量关系的确定。三、定性型图像分析定性型图像问题的主要分析方法是关注曲线的起点、折点、变化趋势(逐渐加快或逐渐减慢、先增后减或先减后增等)，结合外界条件影响反应速率的相关规律分析作答。比如，对于“先快后慢”型曲线，应分别分析“快”和“慢”的原因。“快”可能是因为反应放热，温度升高使速率加快；“慢”可能是因为浓度减小，使反应变慢至停止。若反应过程中反应速率突然明显加快，则可能是加入了催化剂或生成物对反应有催化作用。对有多个因素影响反应速率的图像题，在比较某个因素的影响时一定要保证其他因素相同。  [微训练二]1．在一密闭容器中加入A和B，各物质的物质的量浓度随反应的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．该反应的化学方程式为5A＋4B⇌4CB．2 min前，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大C．用B的浓度变化表示2 min内的速率为2 mol·L－1·min－1D．2 min时，该反应达到平衡，此时A、B、C的浓度比为5∶4∶42．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定在不同时间t产生的氢气的体积V的数据，根据数据绘制得到如图所示的图像，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别可能是(　　) 组别c(HCl)/(mol·L－1)温度/℃状态12.025块状22.530块状32.550块状42.530粉末状①4、3、2、1　②1、2、3、4　③3、4、2、1　④1、2、4、3A．① B．①③C．②③ D．③④3．氯酸钾和亚硫酸氢钾溶液能发生氧化还原反应：＋Cl－＋3H＋。已知该反应的速率随c(H＋)的增大而加快，如图为的速率－时间关系图。下列说法中正确的是(　　)A．反应开始时速率增大一定是温度升高所致B．纵坐标为v(Cl－)的v­t曲线与图中曲线不重合C．图中阴影部分的面积表示t1～t2时间内c(Cl－)的减小D．后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小4．某温度时，在2 L容器中A、B两种物质间的转化反应中A、B物质的量随时间变化的曲线如图所示，由图中数据分析得：(1)该反应的化学方程式为___________________________________________________________________________________________________________________________。(2)反应开始时至4 min时，A的平均反应速率为________。(3)4 min时，反应是否达平衡状态？________(填“是”或“否”)，8 min时v正________v逆(填“>”“<”或“＝”)。     专题6　专题共享微专题一例　解析：(1)　　　　　　A(g) ＋ 2B(g) ⇌3C(g) ＋ nD(g)起始       4 mol    6 mol     0       0转化       1 mol    2 mol   3 mol    n mol5 min末    3 mol    4 mol   3 mol    n molc(A)＝＝ mol·L－1＝1.5 mol·L－1。(2)v(B)＝＝＝0.2 mol·L－1·min－1。(3)根据同一反应中、同一时间段内、各物质的反应速率之比等于计量数之比；所以v(B)∶v(D)＝0.2 mol·L－1·min－1∶0.2 mol·L－1·min－1＝2∶n，n＝2。(4)把所有速率都换算成A的反应速率；①v(A)＝5 mol·L－1·min－1②由v(B)＝6 mol·L－1·min－1知，v(A)＝3 mol·L－1·min－1③由v(C)＝4.5 mol·L－1·min－1知，v(A)＝1.5 mol·L－1·min－1④由v(D)＝8 mol·L－1·min－1知，v(A)＝4 mol·L－1·min－1故选①。答案：(1)1.5 mol·L－1　(2)0.2 mol·L－1·min－1　(3)2　(4)①微训练一1．解析：A对，由表中数据可知，从t3时刻开始，该反应中各组分的浓度保持不变，说明该反应处于化学平衡状态。B对，t3时，A的转化率(×100%＝66.7%)比B的转化率(×100%＝40%)高。C错，化学反应速率必须指明以哪种反应物来表示。D对，达到平衡时A、B、C的物质的量浓度改变的量之比为4∶2∶2＝2∶1∶1，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，故该反应的化学方程式是2A(g)＋B(g)⇌C(g)。答案：C2．解析：10 mL 0.40 mol·L－1 H2O2溶液含H2O2的物质的量是0.004 mol，6 min时，生成氧气的物质的量为＝0.001 mol，则有：　　　　　　　　　 　 2H2O22H2O＋O2↑初始物质的量/mol      0.004             0转化物质的量/mol      0.002            0.0016 min时物质的量/mol   0.002            0.001A对，0～6 min，H2O2的物质的量变化了0.002 mol，则v(H2O2)＝≈3.3×10－2 mol·L－1·min－1。B对，随着反应的不断进行，H2O2的浓度越来越小，反应速率越来越慢，所以6～10 min的平均反应速率要小于0～6 min的平均反应速率，即v(H2O2)＜3.3×10－2 mol·L－1·min－1。C错，反应至6 min时，剩余的H2O2的物质的量是0.002 mol，则此 时H2O2的物质的量浓度c(H2O2)＝＝0.20 mol·L－1。D对，反应至6 min时，参加反应的H2O2的物质的量是0.002 mol，所以H2O2分解了50%。答案：C3．解析：设反应达到平衡时消耗Y物质的量为x。则：　　　　　　　　X　＋　2Y ⇌2Z起始量/mol      ab     0转变量/mol      xx平衡量/mol    a－b－xx依题意可得：＋(b－x)＝xx＝ molY的转化率为×100%＝×100%，选B。答案：B4．解析：　　　　N2(g)　＋　3H2(g) ⇌2NH3(g)起始物质的量    3.0 mol    6.0 mol    0 mol转化物质的量    1.2 mol    3.6 mol    2.4 mol平衡物质的量    1.8 mol    2.4 mol    2.4 mol(1)H2的转化率＝×100%＝60%。(2)N2的体积分数＝×100%≈27.3%。答案：(1)60%　(2)27.3%5．解析：(1)　3A(g) ＋ B(g)  ⇌xC(g)　＋　2D(g)aa         0          0变化(mol)     1.5      0.5     0.1×2×5    0.5×2a－1.5    a－0.5   0.1×2×5    0.5×2根据c(A)∶c(B)＝3∶5，可得＝，解得a＝3即起始时n(A)＝n(B)＝3 mol，5 min时c(A)＝＝0.75 mol·L－1。(2)v(B)＝＝0.05 mol·L－1·min－1。(3)由化学计量数之比等于物质的量的变化量之比，则＝，解得x＝2。答案：(1)0.75　3　(2)0.05　(3)26．解析：　　　 2NO2 ⇌2NO ＋ O2c(起始)/mol·L－1a        0      0c(转化)/mol·L－1    2c       2ccc(4 min)/mol·L－1a－2c     2cc由题意得：a－2c＝0.12 mol·L－1，c＝0.24 mol·L－1。(1)NO2的起始浓度为a＝0.12 mol·L－1＋2×0.24 mol·L－1＝0.6 mol·L－1。(2)4 min时NO2的转化率为×100%＝×100%＝80%。(3)v(NO)＝＝＝0.12 mol·L－1·min－1。(4)设容器体积为V L，则NO的体积分数＝×100%＝×100%≈57.1%。(5)设容器体积为V L，＝＝1.4。答案：(1)0.6 mol·L－1　(2)80%　(3)0.12 mol·L－1·min－1　(4)57.1%　(5)1.4 微专题二微训练二1．解析：A对，由图可得，当(6－1)mol·L－1 A反应，同时有(7－3)mol·L－1 B反应，生成4 mol·L－1 C，故该反应的化学方程式为5A＋4B⇌4C。B对，2 min前，反应物A和B减少，生成物C增多，所以正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大。C对，用B的浓度变化表示2 min内的速率为÷2 min＝2 mol·L－1·min－1。D错，2 min时该反应达到平衡，此时A、B、C的浓度比为1∶3∶4。答案：D2．解析：该实验中化学反应速率与温度、浓度和固体物质的表面积有关。实验1中盐酸的浓度最小，反应的温度最低，块状铁的表面积小，所以化学反应速率最慢；由于实验3的反应温度比实验2的反应温度高，实验4的物质表面积比实验2的大，所以实验3、4的反应速率均大于实验2的；实验4和实验3的比较，温度不同、铁的状态不同，无法确定温度与物质的表面积变化哪个占主导作用，所以反应速率可能是4＞3，也可能是4＜3。答案：B3．解析：A错，反应开始时速率增大，可能是该反应放热，温度升高，化学反应速率加快，也可能是反应的速率随c(H＋)的增大而加快。B错，根据离子方程式===+Cl－＋3H＋，)∶v(Cl－)＝1∶1，纵坐标为v(Cl－)的v － t曲线与题图中曲线重合。C错，由于)＝，即Δc＝)×Δt，因此图中的阴影部分的面积为t1～t2时间内的物质的量浓度的减小值。D对，随着反应的进行，反应物的浓度减小，反应速率减小，所以后期反应速率下降的主要原因是反应物浓度减小。答案：D4．解析：(1)分析图中从反应开始到第4 min时，A、B的物质的量变化为：A减少0.4 mol，B增加0.2 mol，可知A为反应物，B为生成物，且反应为可逆反应(因为反应最终达到化学平衡)，因此化学方程式为2A⇌B。(2)反应开始时至4 min时，A的平均反应速率v(A)＝＝0.05 mol·L－1·min－1。(3)4 min时，反应尚未建立平衡，正在向正反应方向进行，8 min时，反应已达到平衡，正、逆反应速率的大小关系为v正＝v逆。答案：(1)2A⇌B　(2)0.05 mol·L－1·min－1　(3)否　＝